ES2292524T3 - POWER SEMICONDUCTOR MODULE. - Google Patents

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ES2292524T3 ES01129785T ES01129785T ES2292524T3 ES 2292524 T3 ES2292524 T3 ES 2292524T3 ES 01129785 T ES01129785 T ES 01129785T ES 01129785 T ES01129785 T ES 01129785T ES 2292524 T3 ES2292524 T3 ES 2292524T3
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Abstract

A power semiconductor module consists of a ground plate, at least one electrical connecting element separated from the ground plate by a first electrically isolating substrate and at least one overlying sandwich composed of a semiconductor element (11) sandwiched between two flat metal bodies (10, 12), preferably made of molybdenum. At least one pressure element and at least a second electrical connecting element and a housing are also included. <??>The sandwich is centralized on the electrical connection element using a centralizing frame (9) preferably composed of non-conducting plastic so that the second flat metal body (10) is secured against falling out using lugs. The semiconductor element is held by a groove which runs central and parallel to the surface of the centralizing frame (9). <??>The centralizing frame ensures that all the components of the sandwich are centralized in a pressure-free manner.

Description

Módulo semiconductor de potencia.Semiconductor power module.

En la presente invención se describe un módulo semiconductor de potencia que, al establecerse un contacto de presión con las conexiones de potencia de, como mínimo, un elemento semiconductor contenido en el mismo, presenta una presión constante de las estructuras internas, aún estando expuesto a las temperaturas más diversas y resulta, por lo tanto, apropiado para un funcionamiento seguro en el ámbito de la alta potencia con la densidad de corriente más elevada.In the present invention a module is described power semiconductor which, upon establishing a contact of pressure with the power connections of at least one element semiconductor contained therein, presents a constant pressure of internal structures, even when exposed to temperatures more diverse and is therefore appropriate for a safe operation in the field of high power with the higher current density.

La invención describe un módulo semiconductor de potencia, en especial, un módulo rectificador de corriente, que, realizado mediante contacto de presión resulta apropiado para requerimientos de muy alta potencia. Las conexiones de contacto de presión se conocen ampliamente de la tecnología de la producción de módulos semiconductores como técnica de unión. Por la patente DE 196 51 632 A1 se conoce un módulo semiconductor de potencia de este tipo, en el que el contacto de presión se realiza mediante tornillos de dilatación, y del cual parte la presente invención. Módulos semiconductores de potencia en forma de células tipo disco, tales como se conocen por la patente DE 33 08 661, constituyen de la misma manera el punto de partido de la presente invención.The invention describes a semiconductor module of power, especially a current rectifier module, which, performed by pressure contact is appropriate for very high power requirements. The contact connections of pressure are widely known of the production technology of semiconductor modules as a joining technique. By the patent DE 196 51 632 A1 a power semiconductor module of this is known type, in which the pressure contact is made by screws dilatation, and from which the present invention starts. Modules power semiconductors in the form of disk-like cells, such as known by the patent DE 33 08 661, constitute of the same way the starting point of the present invention.

La construcción del contacto de presión en el interior del módulo, en especial, el presionar el contacto sobre el elemento semiconductor, conlleva en la práctica diferentes dificultades. Por un lado, se han de superar los diferentes coeficientes de dilatación térmica del elemento semiconductor y del contacto, por otro lado, el elemento semiconductor casi siempre redondo ha de ser centrado muy exactamente con respecto a los contactos. El elemento semiconductor, en especial, el borde del mismo, ha de protegerse en este caso contra daños mecánicos.The construction of the pressure contact in the inside the module, especially pressing the contact on the semiconductor element, involves in practice different difficulties. On the one hand, the different ones have to be overcome coefficients of thermal expansion of the semiconductor element and the contact, on the other hand, the semiconductor element almost always round has to be centered very exactly with respect to the contacts The semiconductor element, especially the edge of the In this case, it must be protected against mechanical damage.

En la práctica, el elemento semiconductor está unido a ambos lados con sendos cuerpos de metal laminares, cuyo coeficiente de dilatación térmica se sitúa entre el coeficiente de dilatación térmica del elemento semiconductor y el coeficiente de dilatación térmica del contacto, a efectos de reducir el estrés térmico para el elemento semiconductor. La unión del elemento semiconductor con el cuerpo de metal laminar que, preferentemente, está formado por molibdeno, puede realizarse mediante distintos procedimientos, por ejemplo, por soldadura o pegado de ambas partes. Asimismo, se conoce lo que se denomina una unión a baja temperatura (NTV) o también una aleación de ambas partes. El cuerpo de metal laminar presenta, típicamente, un grosor del orden de algunas décimas hasta unos pocos milímetros. La unión, realizada según se ha descrito arriba, entre el primer cuerpo de metal laminar -elemento semiconductor- y el segundo cuerpo de metal laminar también se denomina "sándwich", además, también se denominará sándwich la unión con interposición de material, así como también la unión enrasada o a tope de materiales.In practice, the semiconductor element is attached to both sides with two laminar metal bodies, whose coefficient of thermal expansion is between the coefficient of thermal expansion of the semiconductor element and the coefficient of thermal expansion of the contact, in order to reduce stress thermal for the semiconductor element. The union of the element semiconductor with the sheet metal body which, preferably, It is formed by molybdenum, it can be made by different procedures, for example, by welding or bonding of both parts Likewise, what is called a downward union is known temperature (NTV) or also an alloy of both parts. The body sheet metal typically has a thickness of the order of a few tenths up to a few millimeters. The union, realized as described above, between the first metal body Laminar - semiconductor element - and the second metal body laminar is also called "sandwich", in addition, it is also denominate sandwich the union with interposition of material, as well as also the connection flush or butt of materials.

El sándwich se coloca, según el estado de la técnica, por ejemplo, sobre una pieza, por ejemplo, de plástico, que centra el sándwich en el módulo tal como se ha dado a conocer en la patente DE 196 51 632. Sobre todo, en módulos con gran rigidez dieléctrica se conoce que el sándwich se recubre adicionalmente por extrusión con una masa elástica no conductora, haciéndolo de esta manera accesible al centrado con respecto a los elementos de conexión.The sandwich is placed, according to the state of the technique, for example, on a piece, for example, of plastic, which centers the sandwich in the module as it has been released in DE 196 51 632. Above all, in modules with high rigidity dielectric it is known that the sandwich is additionally coated by extrusion with a non-conductive elastic mass, making it this accessible way to centering with respect to the elements of Connection.

Los procedimientos de fabricación del sándwich arriba indicados presentan los siguientes inconvenientes:Sandwich manufacturing procedures Above indicated they have the following disadvantages:

- La soldadura del elemento semiconductor con el cuerpo de metal laminar empeora la resistencia térmica, ya que la capa de soldadura constituye un freno térmico. En sistemas de contacto de presión esta capa de soldadura resulta ser un punto débil adicional, ya que en el funcionamiento continuo ésta se fatiga y acaba reduciendo la vida útil del módulo semiconductor de potencia.- Welding of the semiconductor element with the sheet metal body worsens the thermal resistance, since the Welding layer constitutes a thermal brake. In systems of pressure contact this welding layer turns out to be a point weak additional, since in continuous operation it is fatigued and ends up reducing the life of the semiconductor module of power.

- El pegado del semiconductor de potencia con los cuerpos de metal laminares no se realiza en toda la superficie entre las partes -esto empeoraría la resistencia térmica todavía mucho más que la soldadura-, sino que sólo se pegan unos milímetros en el borde de las partes a efectos de establecer un contacto fijo. Esto conlleva otro problema: Para que no quede aire encerrado entre las partes -esto empeoraría a su vez la transición térmica- este sándwich ha de ser presionado tras su pegado. En este caso, existe un mayor peligro de rotura del elemento semiconductor cristalino dado que, debido al borde de pegamento, se puede doblar por la mitad.- The glue of the power semiconductor with Lamellar metal bodies are not made over the entire surface between the parts - this would worsen the thermal resistance still much more than welding-, but only stick a few millimeters at the edge of the parts for the purpose of establishing a fixed contact. This leads to another problem: So that there is no air enclosed between the parts - this would in turn worsen the thermal transition - this sandwich must be pressed after pasting. In this case, there is a greater danger of breakage of the crystalline semiconductor element since, due to the glue edge, it can be folded by the half.

- La unión a baja temperatura (NTV) de las partes es un procedimiento de unión enrasada de materiales que elimina los inconvenientes antes descritos, dado que la unión asegura una muy buena transición térmica. En este procedimiento se unen las partes mediante presión y temperatura. El inconveniente decisivo de este procedimiento consiste en que la realización es muy laboriosa y, por lo tanto, muy costosa. Por esto no se utiliza para módulos estándar según el estado de la técnica.- The low temperature junction (NTV) of the parts is a flush joining procedure of materials that eliminates the drawbacks described above, since the union ensures a very good thermal transition. In this procedure you join the parts by pressure and temperature. The inconvenient decisive of this procedure is that the realization is Very laborious and therefore very expensive. This is why it is not used for standard modules according to the state of the art.

- El procedimiento adicional del recubrimiento del sándwich por extrusión también es un proceso de acabado laborioso que contribuye a aumentar los costes de producción.- Additional coating procedure The extrusion sandwich is also a finishing process laborious that contributes to increase production costs.

En resumen, resulta que los procedimientos antes indicados empeoran la resistencia térmica de la construcción, reducen la resistencia a la fatiga, aumentan el riesgo de rotura del semiconductor de potencia y/o resultan muy costosos.In short, it turns out that the procedures before indicated worsen the thermal resistance of the construction, reduce fatigue resistance, increase the risk of breakage of the Power semiconductor and / or are very expensive.

Por la patente EP 0 694 964 A2 también se conoce un módulo semiconductor de potencia en forma de célula tipo disco. En este caso, se da a conocer un sándwich del tipo arriba indicado con un soporte que envuelve los dos cuerpos de metal laminares, envolviendo dicho soporte el sándwich de manera que recubre los cuerpos de metal de forma circunferencial y con acoplamiento de forma.Patent EP 0 694 964 A2 is also known a semiconductor power module in the form of a disk-like cell. In this case, a sandwich of the type indicated above is disclosed with a support that wraps the two sheet metal bodies, wrapping said support the sandwich so that it covers the metal bodies circumferentially and with coupling shape.

La invención tiene el objetivo de encontrar un centrado de las componentes individuales del sándwich entre sí y con respecto a un elemento de conexión para la conexión eléctrica, que presente una reducida resistencia térmica, que aumente la durabilidad, excluya la rotura del elemento semiconductor por la presión ejercida por el mismo centrado y se pueda integrar de forma económica en un procedimiento de producción estándar.The invention aims to find a centered of the individual sandwich components with each other and with respect to a connection element for the electrical connection, that has a reduced thermal resistance, which increases the durability, exclude breakage of the semiconductor element by the pressure exerted by the same centering and can be integrated so Economical in a standard production procedure.

El problema se resuelve, según la invención, mediante las medidas indicadas en las características de la reivindicación 1. Las realizaciones preferentes están descritas en las subreivindicaciones.The problem is solved, according to the invention, through the measures indicated in the characteristics of the claim 1. Preferred embodiments are described in the subclaims.

El dispositivo de centrado, compuesto preferentemente de un material plástico eléctricamente aislante y realizado a modo de bastidor para el centrado del sándwich sobre un elemento de conexión eléctrico, presenta las siguientes características:The centering device, compound preferably of an electrically insulating plastic material and made as a frame for centering the sandwich on a electrical connection element, presents the following features:

- Los elementos individuales del sándwich, es decir, los dos cuerpos de metal laminares así como el elemento semiconductor, no están unidos mediante una unión con interposición de materiales como, por ejemplo, la soldadura, sino que se encuentran sueltos en el dispositivo de centrado antes de su incorporación en el módulo semiconductor de potencia. Sólo por la incorporación y por el dispositivo de presión que carga a presión se forma una unión enrasada o a tope de los elementos individuales.- The individual sandwich elements, is say, the two laminar metal bodies as well as the element semiconductor, they are not joined by a union with interposition of materials such as welding, but they find loose in the centering device before their Incorporation into the power semiconductor module. Just for the incorporation and by the pressure device that loads under pressure is forms a flush or butt joint of the elements individual.

- Ambos cuerpos de metal laminares del sándwich se fijan antes de su incorporación en el módulo semiconductor de potencia mediante pestañas para evitar que se caigan. El elemento semiconductor, que presenta un mayor diámetro o un mayor largo de canto que los dos cuerpos de metal, está sujetado por otra escotadura que se extiende de forma centrada y paralela con respecto a las superficies del dispositivo de centrado. A efectos de asegurar que ni antes ni después de la incorporación del dispositivo de centrado, inclusive el sándwich, se ejerce una presión sobre el sándwich por el mismo dispositivo de centrado, lo cual podría provocar, por ejemplo, la destrucción del elemento semiconductor, se han de respetar las siguientes condiciones geométricas para el borde.- Both laminar sandwich metal bodies are fixed before incorporation into the semiconductor module of power through tabs to prevent them from falling. The element semiconductor, which has a larger diameter or a greater length of I sing that the two metal bodies, is held by another recess that extends centrally and parallel with with respect to the surfaces of the centering device. For the purpose to ensure that neither before nor after the incorporation of centering device, including the sandwich, a pressure on the sandwich by the same centering device, what which could cause, for example, the destruction of the element semiconductor, the following conditions must be respected Geometric for the edge.

- El mismo elemento semiconductor ha de presentar un grosor (d) inferior al grosor (b) de la escotadura que se extiende de forma centrada en el dispositivo de centrado a efectos de sujetar el elemento semiconductor.- The same semiconductor element must have a thickness (d) less than the thickness (b) of the recess that extends centered on the centering device to effects of holding the semiconductor element.

- El grosor (c + d + c) del sándwich ha de ser inferior a la distancia (a + b + a) de las pestañas dispuestas a ambos lados a efectos de sujetar los cuerpos de metal laminares.- The thickness (c + d + c) of the sandwich must be less than the distance (a + b + a) of the tabs arranged to both sides in order to hold the metal bodies laminar

- La suma del grosor (d) del elemento semiconductor más el grosor (c) de uno de ambos cuerpos de metal laminares que, preferentemente, presentan el mismo grosor, ha de ser superior al grosor (b) de la escotadura que se extiende de forma céntrica en el dispositivo de centrado a efectos de sujetar el elemento semiconductor.- The sum of the thickness (d) of the element semiconductor plus the thickness (c) of one of both metal bodies laminar that preferably have the same thickness, must be greater than the thickness (b) of the recess that extends from centrally centered on the centering device in order to hold the semiconductor element.

- El grosor (d) del elemento semiconductor más el grosor (c) de uno de ambos cuerpos de metal laminares que, preferentemente, presentan el mismo grosor, ha de ser inferior a la suma del grosor (b) de la escotadura que se extiende de forma céntrica más la distancia (a) entre la escotadura central y las pestañas.- The thickness (d) of the semiconductor element plus the thickness (c) of one of both sheet metal bodies that, preferably, they have the same thickness, must be less than sum of the thickness (b) of the recess that extends so central plus the distance (a) between the central recess and the tabs.

De esta manera se consigue que el dispositivo de centrado esté adecuado para recibir cuerpos de metal laminares de distintos grosores así como elementos semiconductores de distintos grosores.In this way the device of centered is suitable for receiving sheet metal bodies of different thicknesses as well as semiconductor elements of different thicknesses

- Debido a estas condiciones de borde así como por la disposición de escotaduras dentro del elemento de conexión eléctrica de manera que las pestañas destinadas a sujetar los cuerpos de metal laminares se hunden, como mínimo, por completo en estos escotaduras al montar el módulo, se asegura que, una vez montado, el dispositivo de centrado en sí no ejerce ninguna presión sobre el sándwich o sus componentes. La unión con interposición de material se produce exclusivamente a través del elemento de presión que se halla en el módulo semiconductor de potencia.- Due to these edge conditions as well as by the arrangement of recesses within the connection element electric so that the tabs intended to hold the sheet metal bodies sink at least completely into These recesses when mounting the module, ensures that once mounted, the centering device itself does not exert any pressure on the sandwich or its components. The union with interposition of material is produced exclusively through the pressure element which is in the power semiconductor module.

- El dispositivo de centrado en sí consta preferentemente de dos partes idénticas, que presentan otras pestañas y escotaduras, estando realizadas de tal manera que ambas partes pueden ensamblarse por encaje.- The centering device itself consists preferably of two identical parts, which have other eyelashes and recesses, being made in such a way that both Parts can be assembled by lace.

La idea de la invención se explicará más detalladamente por medio de los ejemplos de realización mostrados en las figuras 1 a 7.The idea of the invention will be explained more in detail by means of the embodiments shown in Figures 1 to 7.

En la figura 1 se muestra el dispositivo de centrado, según la invención, en una sección transversal, antes de su montaje en el módulo semiconductor de potencia.Figure 1 shows the device for centered, according to the invention, in a cross section, before its assembly in the power semiconductor module.

En la figura 2 se muestra una de las dos partes idénticas del dispositivo de centrado de la invención en una vista en planta.Figure 2 shows one of the two parts identical of the centering device of the invention in a view in plant.

En la figura 3 se muestra la parte de la figura 2 en una vista tridimensional.Figure 3 shows the part of the figure 2 in a three-dimensional view.

En la figura 4 se muestra un corte a través del dispositivo de centrado de la invención, incluido el sándwich.Figure 4 shows a section through the centering device of the invention, including the sandwich.

En la figura 5 se muestra el dispositivo de centrado de la invención en una sección transversal tras su montaje en un módulo semiconductor de potencia.Figure 5 shows the device for centering of the invention in a cross section after its assembly in a semiconductor power module.

En la figura 6 se muestra un elemento de conexión eléctrica de un módulo semiconductor de potencia.An element of Electrical connection of a power semiconductor module.

En la figura 7 se muestra la construcción interna de un módulo semiconductor de potencia incluido el dispositivo de centrado de la invención.Figure 7 shows the construction internal of a power semiconductor module including the centering device of the invention.

En la figura 1 se muestra el dispositivo de centrado (9) a modo de bastidor, según la invención, en una sección transversal antes de su montaje en el módulo semiconductor de potencia. El dispositivo de centrado (9) consta de dos partes idénticas (1). Estas partes realizadas preferentemente en un material plástico presentan pestañas (2) que retienen un primer cuerpo de metal laminar (12), en este caso, un disco de molibdeno evitando que se caiga del conjunto del dispositivo de centrado. El elemento semiconductor (11), que presenta un diámetro más grande que los dos discos de molibdeno (10, 12), se halla en la escotadura central (3) del dispositivo de centrado. Antes de su montaje, el segundo disco de molibdeno (10) se encuentra colocado de forma suelta sobre el elemento semiconductor (11). Mediante el dispositivo de centrado (9) los elementos (10, 11, 12) que constituyen el sándwich se pueden centrar entre sí antes del montaje,
sin que se haya de establecer una unión con interposición de material o enrasada de materiales antes de este momento.In figure 1 the centering device (9) is shown as a frame, according to the invention, in a cross-section before its assembly in the power semiconductor module. The centering device (9) consists of two identical parts (1). These parts preferably made of a plastic material have tabs (2) that retain a first sheet metal body (12), in this case, a molybdenum disk preventing it from falling out of the centering device assembly. The semiconductor element (11), which has a larger diameter than the two molybdenum discs (10, 12), is located in the central recess (3) of the centering device. Before assembly, the second molybdenum disc (10) is loosely placed on the semiconductor element (11). By means of the centering device (9) the elements (10, 11, 12) that constitute the sandwich can be centered together before assembly,
without having to establish a union with interposition of material or flush of materials before this time.

La distancia de las pestañas (2) con respecto al borde de la escotadura (3) se señala con (a), la altura de la escotadura (3) con (b). El grosor de los discos de molibdeno se señala con (c) y el grosor del elemento semiconductor con (d).The distance of the tabs (2) with respect to the edge of the recess (3) is indicated by (a), the height of the recess (3) with (b). The thickness of molybdenum discs is point to (c) and the thickness of the semiconductor element with (d).

Dado que el grosor (d) del elemento semiconductor (11) más el grosor (a) del disco de molibdeno (10 ó 12) es mayor que el grosor (b) de la escotadura (3), en ningún momento el disco de molibdeno puede hallarse de forma descentrada con respecto a los demás elementos parcialmente dentro de dicho escotadura. De esta forma, el sándwich centrado se puede manejar sin problemas.Since the thickness (d) of the element semiconductor (11) plus the thickness (a) of the molybdenum disk (10 or 12) is greater than the thickness (b) of the recess (3), in any moment the molybdenum disc can be offset with respect to the other elements partially within said recess In this way, the centered sandwich can be operated No problem.

En la figura 2 se muestra, no a escala, una de ambas partes idénticas (1) del dispositivo de centrado (9) de la invención en una vista en planta. Las pestañas (2) están dispuestas de tal manera que el disco de molibdeno (10, 12) queda retenido, evitando que se pueda caer del conjunto. La parte (1) presenta adicionalmente pestañas (4) y escotaduras (5). Estas están realizadas de tal manera que dos de estas partes (1) pueden ensamblarse, encajando cada pestaña (4) en una escotadura (5) respectivamente y ensamblando de esta manera ambas partes con encaje para constituir una unidad formada por el dispositivo de centrado y el sándwich.Figure 2 shows, not to scale, one of both identical parts (1) of the centering device (9) of the invention in a plan view. The tabs (2) are arranged such that the molybdenum disk (10, 12) is retained, preventing it from falling out of the set. Part (1) presents additionally tabs (4) and recesses (5). These are made in such a way that two of these parts (1) can assemble, fitting each flange (4) into a recess (5) respectively and thus assembling both parts with fit to constitute a unit formed by the device centered and the sandwich.

En la figura 3 se muestra la parte (1) de la figura 2 en una vista tridimensional. Adicionalmente a las pestañas (2), las pestañas (4) y las correspondientes escotaduras (5), también existe otra escotadura (6) destinada a poder proveer de alimentación eléctrica las conexiones de control adicionales del elemento semiconductor.Figure 3 shows part (1) of the Figure 2 in a three-dimensional view. In addition to the tabs (2), the tabs (4) and the corresponding recesses (5), there is also another recess (6) designed to provide power supply the additional control connections of the semiconductor element.

En la figura 4 se muestra el dispositivo de centrado (9), según la invención, incluido el sándwich en una sección transversal. Uno de los cuerpos de metal laminares está realizado en forma de anillo (10) a efectos de mantener accesible la conexión de control del elemento semiconductor (11).Figure 4 shows the device centered (9), according to the invention, including the sandwich in a cross section. One of the sheet metal bodies is made in the form of a ring (10) in order to keep accessible the control connection of the semiconductor element (11).

En la figura 5 se muestra el dispositivo de centrado (9) a modo de bastidor, según la invención, en una sección transversal tras su montaje en un módulo semiconductor de potencia. Un primer elemento de conexión eléctrica (20) presenta escotaduras (21) en las que las pestañas (2) pueden hundirse más que completamente. El primer disco de molibdeno (12) se apoya directamente sobre el elemento de conexión eléctrica (20), encima del mismo se halla sin distancia el elemento semiconductor (11) así como el segundo disco de molibdeno (10). Es evidente que el dispositivo de centrado en sí no ejerce ninguna presión sobre el sándwich (10, 11, 12) y, por lo tanto, queda excluida una influencia negativa, por ejemplo, una destrucción. Un descentrado de los elementos individuales está excluido por motivos análogos, compárese la descripción de la figura 1. La unión con interposición de los elementos del sándwich se establece por un dispositivo de presión que actúa desde arriba sobre el sándwich, pero no sobre el dispositivo de centrado. El dispositivo de centrado (9), según la invención, puede construirse por lo tanto como conjunto antes de la fabricación del módulo con el sándwich y actúa a partir de este momento como centrado de todos los elementos del sándwich sin ejercer presión sobre dichos elementos.Figure 5 shows the device for centered (9) as a frame, according to the invention, in a section transverse after mounting in a power semiconductor module. A first electrical connection element (20) has recesses (21) in which the tabs (2) can sink more than completely. The first molybdenum disc (12) is supported directly on the electrical connection element (20), above the semiconductor element (11) is thus without distance as the second molybdenum disc (10). It is evident that the centering device itself does not exert any pressure on the sandwich (10, 11, 12) and, therefore, a negative influence, for example, a destruction. A decentralized of the individual elements are excluded for similar reasons, compare the description in figure 1. The union with interposition of the sandwich elements is set by a device pressure acting from above on the sandwich, but not on the centering device The centering device (9), according to the invention, therefore, can be constructed as a whole before the module manufacturing with the sandwich and acts from this moment as centered of all sandwich elements without put pressure on these elements.

En la figura 6 se muestra un elemento de conexión eléctrica (20) de un módulo semiconductor de potencia para dos elementos semiconductores, es decir, por ejemplo, un módulo de tiristor. En este caso, se aprecian las escotaduras (21) para las pestañas (2).An element of electrical connection (20) of a power semiconductor module for two semiconductor elements, that is, for example, a module of thyristor In this case, the recesses (21) for the tabs (2).

En la figura 7 se muestra la construcción interna del módulo semiconductor de potencia (módulo de tiristor) incluido el dispositivo de centrado (9), según la invención. El módulo consta de una placa base (31). Encima de la misma se hallan dos discos de material aislante (32) que pueden estar formados, a título de ejemplo, de óxido de aluminio o de nitruro de aluminio y están destinados al aislamiento eléctrico del primer elemento de conexión eléctrica (20). Encima del mismo se encuentra el sándwich en el dispositivo de centrado (9) con una escotadura para las conexiones de control (6). El segundo elemento de conexión eléctrica (37) es presionado sobre el sándwich mediante la placa de presión (34) y los tornillos de dilatación (35) que establecen la presión, estando los elementos que trasmiten la presión aislados eléctricamente mediante un cuerpo de material aislante (36). Mediante esta construcción se forma un contacto a tope o enrasado del elemento de conexión eléctrica (37) con el segundo disco de molibdeno (10), el elemento semiconductor (11), el primer disco de molibdeno (12), así como el primer elemento de conexión eléctrica (20).Figure 7 shows the construction Internal semiconductor power module (thyristor module) including the centering device (9), according to the invention. He module consists of a motherboard (31). On top of it are two discs of insulating material (32) that may be formed, to example title, aluminum oxide or aluminum nitride and are intended for electrical insulation of the first element of electrical connection (20). On top of it is the sandwich in the centering device (9) with a recess for the control connections (6). The second electrical connection element (37) is pressed on the sandwich by the pressure plate (34) and expansion screws (35) that set the pressure, the elements that transmit the pressure being isolated electrically by means of a body of insulating material (36). Through this construction a butt or flush contact is formed of the electrical connection element (37) with the second disk of molybdenum (10), the semiconductor element (11), the first disk of molybdenum (12), as well as the first electrical connection element (twenty).

Claims (10)

1. Módulo semiconductor de potencia con, como mínimo, un primer elemento de conexión eléctrica (20), como mínimo un sándwich dispuesto encima del mismo y formado por un primer cuerpo de metal laminar (12), un elemento semiconductor (11), así como un segundo cuerpo de metal laminar (10) con, como mínimo, un elemento de presión (34, 35, 36), como mínimo un segundo elemento de conexión eléctrica (37) así como una caja, estando el sándwich dispuesto de forma centrada sobre el primer elemento de conexión eléctrica (20) mediante un dispositivo de centrado (9) a modo de bastidor que consta de dos cuerpos (1), estando el dispositivo de centrado (9) realizado de tal manera que el primer cuerpo de metal laminar (12) así como el segundo cuerpo de metal laminar (10) quedan retenidos por pestañas (2) en el dispositivo de centrado (9) evitando su caída del mismo, estando dispuesto el elemento semiconductor (11), que tiene un diámetro mayor o un largo de canto mayor que los cuerpos de metal laminares (10, 12), en otra escotadura (3) que se extiende de forma céntrica y paralela con respecto a las superficies en el dispositivo de centrado, así como en el primer elemento de conexión eléctrica (20) están dispuestas escotaduras (21), realizadas de tal manera que las pestañas (2) del dispositivo de centrado (9) destinadas a sujetar el primer cuerpo de metal laminar (12) en el dispositivo de centrado pueden estar dispuestas más que completamente dentro de dichas escotaduras (21), y siendo el grosor del sándwich inferior a la distancia de las pestañas (2) dispuestas a ambos lados a efectos de sujetar ambos cuerpos de metal laminares (10, 12).1. Power semiconductor module with, as minimum, a first electrical connection element (20), at least a sandwich arranged on top of it and formed by a first sheet metal body (12), a semiconductor element (11), as well as a second sheet metal body (10) with at least one pressure element (34, 35, 36), at least a second element electrical connection (37) as well as a box, the sandwich being arranged centrally on the first connection element electric (20) by means of a centering device (9) by way of frame consisting of two bodies (1), the device being centered (9) made in such a way that the first metal body sheet (12) as well as the second sheet metal body (10) are retained by tabs (2) in the centering device (9) preventing its fall from it, the element being arranged semiconductor (11), which has a larger diameter or a long edge greater than the sheet metal bodies (10, 12), in other recess (3) that extends centrally and parallel with with respect to the surfaces in the centering device, as well as in the first electrical connection element (20) are arranged recesses (21), made in such a way that the tabs (2) of the centering device (9) intended to hold the first body sheet metal (12) in the centering device may be arranged more than completely within said recesses (21), and the thickness of the sandwich being less than the distance of the tabs (2) arranged on both sides to hold both sheet metal bodies (10, 12). 2. Módulo semiconductor de potencia, según reivindicación 1, caracterizado porque ambas partes del dispositivo de centrado (9) están formadas por un material plástico no conductor.2. Power semiconductor module according to claim 1, characterized in that both parts of the centering device (9) are formed of a non-conductive plastic material. 3. Módulo semiconductor de potencia, según la reivindicación 1, caracterizado porque ambas partes (1) del dispositivo de centrado (9) presentan otras pestañas (4) y escotaduras (5), estando realizadas de tal manera que ambas partes pueden ensamblarse por encaje.3. Power semiconductor module according to claim 1, characterized in that both parts (1) of the centering device (9) have other tabs (4) and recesses (5), being made such that both parts can be assembled by fitting . 4. Módulo semiconductor de potencia, según la reivindicación 1, caracterizado porque como elemento semiconductor (11) se utilizan diodos, tiristores o transistores.4. Power semiconductor module according to claim 1, characterized in that diodes, thyristors or transistors are used as semiconductor element (11). 5. Módulo semiconductor de potencia, según la reivindicación 1, caracterizado porque los cuerpos de metal laminares (10, 12) están realizados en molibdeno.5. Power semiconductor module according to claim 1, characterized in that the sheet metal bodies (10, 12) are made of molybdenum. 6. Módulo semiconductor de potencia, según la reivindicación 1, caracterizado porque el sándwich, así como el dispositivo de centrado (9), están realizados de forma redonda o cuadrada.6. Power semiconductor module according to claim 1, characterized in that the sandwich, as well as the centering device (9), are made round or square. 7. Módulo semiconductor de potencia, según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de centrado (9) presenta, como mínimo, una escotadura de borde adicional (6) para realizar, como mínimo, una conexión de control del elemento semiconductor.7. Power semiconductor module according to claim 1, characterized in that the centering device (9) has at least one additional edge recess (6) to make at least one control connection of the semiconductor element. 8. Módulo semiconductor de potencia, según la reivindicación 1, caracterizado porque para establecer un contacto con eventuales conexiones de control dispuestas en el elemento semiconductor (11), un cuerpo o ambos cuerpos de metal laminares (10, 12) del sándwich presentan un paso o varios pasos.8. Power semiconductor module according to claim 1, characterized in that in order to establish a contact with any control connections arranged in the semiconductor element (11), a sheet metal body or both bodies (10, 12) of the sandwich have a passage or several steps. 9. Módulo semiconductor de potencia, según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento semiconductor (11) presenta un grosor más reducido que la escotadura (3) que se extiende céntricamente en el dispositivo de centrado (9), a efectos de sujetar el elemento semiconductor (11).9. Power semiconductor module according to claim 1, characterized in that the semiconductor element (11) has a smaller thickness than the recess (3) that extends centrally in the centering device (9), in order to hold the element semiconductor (11). 10. Módulo semiconductor de potencia, según la reivindicación 1, caracterizado porque el grosor del elemento semiconductor (11) más el grosor de uno de ambos cuerpos de metal laminares (10, 12), que presentan preferentemente el mismo grosor, conjuntamente son superiores al grosor de la escotadura (3) que se extiende céntricamente en el dispositivo de centrado a efectos de sujetar el elemento semiconductor (11), así como inferiores al grosor de la escotadura céntrica (3) más la distancia de la escotadura céntrica (3) con respecto a la pestaña (2) que se encuentra más cerca de la misma.10. Power semiconductor module according to claim 1, characterized in that the thickness of the semiconductor element (11) plus the thickness of one of both laminar metal bodies (10, 12), which preferably have the same thickness, together are greater than thickness of the recess (3) that extends centrally in the centering device in order to hold the semiconductor element (11), as well as less than the thickness of the central recess (3) plus the distance of the central recess (3) with with respect to the tab (2) that is closest to it.
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